(by Dip https:/www.sv-italia.it/forum/ )
Tutto parte da un post di
skywalker67 ha scritto:
( abbastanza lungo, da leggere per capire quante seghe mentali ci siamo fatti...ma non è indispensabile. https://www.sv-italia.it/forum/viewtopi ... 1&t=288604 )
Da li nacque l'idea di eseguire delle misure per analizzare, anzi per prevedere se le molle saranno adatte alla nostra moto o se le dobbiamo sostituire con molle più adatte a noi o ai nostri gusti. I concetti sono comunque validi per tutte le moto, ovviamente andranno misurati i relativi parametri.
Per adesso mi limito a trattare la sola sospensione, ovvero la molla, tralasciando volutamente l'ammortizzatore ( cioè la frenatura idraulica ) nel suo comportamento dinamico. Vedremo che in minima parte anche l'idraulica influisce sulla sospensione, comportandosi come una "molla variabile".
Preciso subito che mi limito a descrivere e spiegare solo quanto ho imparato, e soprattutto solo di quello di cui sono certo. Ovviamente sono presenti errori dati dagli strumenti di misura e dalle condizioni in cui le misure sono state eseguite, ma non dobbiamo settare le moto di Mir e Rins, per quanto vogliamo fare il lavoro nel modo migliore possibile.
Il comportamento di una molla ( lineare ) è stato analizzato e spiegato da Robert Hooke nel 1678.
Si riassume nella:
Legge di Hooke
(https://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Hooke)
F = -kE Δl x
quindi la forza F con cui la molla reagisce alla sollecitazione è direttamente proporzionale all'allungamento Δl della molla. La costante kE rappresenta la costante elastica longitudinale della molla, lungo l'asse longitudinale x , espressa in N/m ( nota: nelle molle delle sospensioni da moto si utilizza N/mm o anche i meno corretti Kg/mm ).
Siccome per le misure ho utilizzato una comune bilancia pesapersone, i dati ricavati sono in Kg ( in realtà sono Kgf, chilogrammi forza convertibili in Newton ) la trattazione utilizzerà quasi sempre i Kg.
La legge di Hooke ci dice che se comprimo una molla, questa ci restituisce una forza proporzionale alla costante elastica moltiplicata per la misura della compressione ( non vi ricorda una forcella? ).
Significa che se una molla di k = 0.7Kg/mm viene compressa di 20mm, questa restituisce una forza di 14Kg.
La molla di una forcella non è libera, ma è chiusa all'interno dello stelo dove la molla è obbligata ad una compressione minima, quindi anche a ruota sollevata da terra la molla è soggetta ad un carico ( precarico ). Quando la ruota tocca terra, la forza peso della moto inizia a gravare sulla forcella ( e quindi sulla molla ). La forcella inizia a comprimersi ( ovvero lo stelo inizia a scendere )solo quando la forza peso della moto supera la forza opposta data dalla compressione minima ( precarico ) della molla.
(nota: siccome sono leggermente bastardo dentro,ho volutamente creato confusione!
Ho scritto FORCELLA e MOLLA. In realtà avrei dovuto correttamente scrivere MOLLE al plurale, perché la forcella è composta da DUE steli ,quindi il k risultante è la somma dei k di ogni molla. Oppure su ogni molla agisce metà della forza peso applicata. Tenete a mente ciò quando fate i calcoli!)
Questo significa che quando applichiamo una forza peso di 68 Kg sulla forcella, questa non fa comprimere la forcella di 48.6 mm ma di soli 28.6 mm. (20 mm in meno)
Se applichiamo una forza peso di 90 Kg sulla forcella, questa non si si comprime di 64.3 mm, ma solo di 44.3 mm ( sempre 20 mm in meno) , cioè si comprime di altri 15.7 mm.
Questo differenza di lunghezza è la stessa che avremo se comprimiamo la stessa molla, ma libera, con una forza peso di 90 - 68 = 22 Kg.
Le formule pratiche sono:
compressione = peso / k ( compressione in mm, peso in Kg, k in Kg/mm )
contrasto molla = precarico * k ( contrasto in Kg, precarico in mm, k in Kg/mm )
il calcolo sviluppato per la molla precaricata è questo:
(metà del peso - la forza opposta dovuta al precarico) / k
20 mm *0.7 Kg/mm = 14 Kg ( la forza oltre alla quale la forcella inizia a comprimersi )
68 Kg / 2 - 14 Kg = 20 Kg ( la forza non contrastata dal precarico )
20 Kg / 0.7 Kg/mm = 26.8 mm ( di quanto si comprime lo stelo )
Se la molla non fosse stata precaricata, la forcella si sarebbe compressa di :
( 68 Kg / 2 ) / 0.7Kg/mm = 48.6 mm
Scritta in maniera più corretta, e sviluppata, la formula che ci dice di quanto si comprime lo stelo, sottoposto al peso di metà avantreno è questa:
(nota: siccome ho eseguito le misure su un singolo stelo ho preferito dividere il peso, per poter confrontare direttamente le misure con i calcoli teorici.)
Intanto si nota subito che il precarico della molla va a ridurre la compressione ( o volgarmente l'affondamento ) della forcella della misura del precarico stesso. Si vede dalla formula sviluppata, e anche dai calcoli eseguiti nei vari passaggi.
Questo ci aiuta nella ricerca del punto di SAG RIDER, cioè la compressione della forcella col conducente in sella.
Se la forcella affonda 5mm più di quanto vogliamo allora ci basta aumentare di 5 mm il precarico.
Se la forcella affonda 10 mm in meno di quanto vogliamo, basta diminuire il precarico di 10 mm.
Se abbiamo i registri in testa agli steli, agiamo su questi. Altrimenti tagliamo i distanziali!
FERMI!
Continuate a leggere, e soprattutto cercate di capire. Non andate subito a tagliare, o mettere rondelle fra distanziale e tappo. C'è un'altro importante parametro che va a sorreggere la moto, ovvero si oppone all'affondamento della forcella. Si tratta dell'aria che riempie la camera dello stelo, ovvero la parte lasciata libera dall'olio.
Le misure (1)
Non fatelo a casa, e non fatelo da soli.
Sono indispensabili adeguati sistemi per sorreggere la moto e un assistente fidato.
Ho dovuto rifare il lavoro una seconda volta. Il cavalletto alzamoto posteriore ( quello che solleva la ruota posteriore per intenderci ) falsa le misure fatte sull'asse anteriore.
Per eseguire le misure serve un qualcosa che permetta di sollevare le ruote e posizionare sotto alle ruota la bilancia. Se avete due bilance uguali, tanto meglio! Riuscite a fare le misure in una volta sola mentre il vostro assistente annota i valori. Se siete da soli, e avete due sistemi di ripresa audio-video ( tipo due cellulari ) va bene, fate si che inquadrino le bilance e mentre fate le misure commentatevi ( moto in equilibrio, sono salito in sella ed ho raggiunto l'equilibrio, ecc...).
Se avete una sola bilancia DOVETE avere uno spessore uguale a quello della bilancia da posizionare sotto all'altra ruota. La differenza di altezza da terra cambia la geometria della moto e falsa la misura...
Il non fatelo a casa è un obbligo morale, non improvvisate!
Bene o male avrete smontato entrambe le ruote, quindi un minimo di esperienza l'avrete già fatta, ma per misurare il peso dovete abbassare la moto a terra, e anche salirvi sopra , senza poggiare i piedi a terra ed assumere la VOSTRA posizione di guida in sella...è un lavoro da equilibristi!
Per quanto riguarda la SV650 prima e seconda serie, non ci saranno troppe differenze, e comunque gli errori di misura utilizzando metodi casalinghi sono tali da non indurvi a ripetere l'esperimento.
Comunque, siamo tutti un pò fuori di testa, quindi sappiamo tutti che lo farete anche voi, facendo tesori dei miei errori.
Comunque, attrezzatevi. Io ho preso un paranco a catena ben fissato e cinghie adeguate per imbracare il telaio per poter sollevare l'anteriore.
Le misure (2)
Static Weight anteriore 90 Kg
Static Weight posteriore 100 Kg
( e per fortuna che la seconda serie è dichiarata 165 Kg a secco...)
Rider Weight anteriore 115 Kg netto 25 Kg
Rider Weight posteriore 154 Kg netto 54 Kg
Il rider in questione pesa, al momento delle prove, 79 Kg in abbigliamento da officina.
In realtà non ho misurato 154 Kg al posteriore, è la differenza fra il mio peso e il netto sull'anteriore.
La bilancia che ho ha il fondoscala a 150 Kg, e durante la misura ha dato il fuori portata...
(nota: la posizione di guida naturale, cioè busto eretto, ha dato questi valori, mentre la posizione di guida "naso nel cruscotto" sposta 2 Kg dal posteriore all'anteriore.)
Già da questi primi dati si vede che la moto è abbastanza neutra, mentre il pilota aumenta il peso al posteriore del 69% del proprio peso, mentre il restante 31% va a gravare sull'anteriore.
Per farvi un'idea di massima senza sbattervi, moltiplicate il vostro peso per 0.7 e aggiungetelo allo Static Weight posteriore, e moltiplicate il vostro peso per 0.3 ed aggiungetelo allo Static Weight anteriore da me misurati.
Masse sospese, ovvero ruote, pinze, parafango, foderi forcella:
Anteriore 17 Kg
Posteriore 15 Kg
Queste misure sono affette da errore non quantificabile, per i foderi ho fatto una stima considerando la metà del singolo insieme dello stelo, ovvero solo uno stelo completo anziché due.
Per il posteriore ho stimato poco di meno, non volevo smontare la ruota e considerare il peso del forcellone infulcrato...
Quindi i dati da considerare per il comportamento delle sospensioni sono:
Codice: Seleziona tutto
Static Weight anteriore 73 Kg
Static Weight posteriore 85 Kg
Rider Weight anteriore 98 Kg Rider netto 25 Kg
Rider Weight posteriore 139 Kg Rider netto 54 Kg
Codice: Seleziona tutto
Static Sag 24mm
Rider Sag 35mm
Precarico 12mm ( tappo e registri a metà corsa )
Massima escursione 110mm
Ho inserito la molla dentro un tubo di ferro più lungo della molla stessa, ho messo un secondo tubo dentro al primo in modo da agire sulla molla. Insomma, ho fatto una specie di stelo di forcella.
Sul tubo interno ho segnato le posizioni, senza peso, poi ho messo in cima al tubo scorrevole dei pesi noti ( dei secchi con acqua che ho pesato).
Codice: Seleziona tutto
Stock Dilone
Kg mm k Kg mm k
6.2 9 0.69 10 11 0.91
8.9 13.4 0.66 20 22 0.91
15.8 23 0.69 15.8 16.5 0.96
Posso fare due conti di quanto si dovrebbero comprimere gli steli con le molle di Dilone:
Static Sag = (37/2) / 0.9 - 12 = 28.6mm (stima)
Rider Sag = (98/2) / 0.9 - 12 = 42.4mm (stima)
Più di quanto ho misurato. Esatto! Ed è giusto così, perché la forcella è inclinata di 23°, quindi la Forza peso non agisce in asse alla molla, ma una parte va a far flettere la forcella e una parte va ad agire sulla molla.
La parte che ci interessa è il coseno dell'inclinazione, cioè 0.92 della forza che si scarica a terra misurata con la bilancia.
Static Sag = (37/2) • 0.92 / 0.9 - 12 = 26.3mm (stima corretta)
Rider Sag = (98/2) • 0.92 / 0.9 - 12 = 39.0mm (stima corretta)
Ci siamo quasi rispetto a quanto ho misurato, considerato gli errori non trascurabili di misure di peso fatte con una bilancia pesapersone del Mulino Bianco e col calibro che appena tocchi la fascetta, questa si sposta.
Mettiamoci anche gli attriti fra le parti mobile degli steli, e mi considero soddisfatto del risultato.
Bilanciamento pesi
Quindi posso affermare che:
Sulla forcella anteriore grava il 47% del peso della moto, tolti 17Kg fra ruota, pinze freno e foderi.
A questo risultato si aggiunge il 32% del peso del pilota.
Sulla molla agisce il peso moltiplicato il coseno dell'inclinazione della forcella ( solo il 92%)
(Più o meno...)
L'aria conta!
Siccome non ho fretta e sono curioso, memore degli errori di Monte, nonché delle indicazioni di Ros per il suo kit, dove consiglia ( a stelo compresso e senza molla ) uno spazio libero dall'olio di 140mm "se sei uno staccatore folle" ,di 160mm "se ti piace che affondi un po’ di più", normale 150mm ho fatto un po’ di misure con vari livelli dell'olio.
Codice: Seleziona tutto
155mm (105 con molla) 145mm (95 con molla) 104mm (50 con molla)
Affondamento Forza applicata Affondamento Forza applicata Affondamento Forza applicata
50 mm 5 Kg 53 mm 7 Kg 55 mm 15 Kg
110 mm 22 Kg 110 mm 30 Kg 110 mm 48 Kg
Si può calcolare di quanto aumenta la pressione perché diminuisce il volume, bisogna sbattersi un poco per considerare anche che man mano che lo stelo affonda nel fodero, il livello aumenta perché nel fodero scende il tubo dello stelo.
Semplicemente vi calcolo che, con la molla stock per avere una compressione di 110mm (equivalenti al fondocorsa della forcella) va applicato al singolo stelo una Forza peso di 77Kg.
Quindi, lo stelo stock sostiene una Forza peso di 77+14Kg dalla molla, l'aria di 48Kg per un totale di 139Kg.
(I 14Kg sono dati dal precarico di 20mm.)
Se prendo la mia forcella con molla Dilone e aria 155mm, ottengo 99+10.8+22=131.8 Kg
(I 10.8Kg sono dati dal precarico di 12mm.)
Le misure non sono assolute, ma comunque rende bene il concetto.
Codice: Seleziona tutto
[b]Stelo Stock VS Stelo Kit[/b]
Stock Dilone
Kg mm Kg mm
30 25 33 25
37 30 38 30
43 35 45 35
47 40 48 40
52 45 55 45
60 55 65 55
70 62 78 63
Al peso massimo il problema è stato quello di spingere col corpo sullo stelo appoggiato alla bilancia e leggere la misura della bilancia. Senza cadere...
Prendiamo le misure centrali. Non c'è una grande differenza.
Se prendiamo le Forze peso necessarie per comprimere i due steli di 25 e 35 mm ( che sono valori molto prossimi al Static Sag e al Rider Sag misurati sulla moto ) le due forcelle si comporterebbero praticamente allo stesso modo. Giusto una regolata del precarico sulla stock per fare il figo, ma siamo li. Adesso come adesso il mio peso è molto prossimo ( 79 Kg vestito) al peso del pilota medio.
La cosa cambia all'aumentare della forza peso applicata. Anche se la reazione data dal minor volume della camera d'aria della forcella stock è maggiore, comunque in frenata la forcella si comprimerà maggiormente.
Ridurre ancora il volume di aria ( nella forcella stock ) per aumentare il sostegno non mi sembra una soluzione accettabile perché, stima al volo, la pressione a fondocorsa ( siccome l'aria reagisce per una Forza peso di 45 Kg ) significa una pressione relativa di 4.5 Kgf/cm ( la superficie del "pistone" è prossima ai 10 cm quadrati ). Cioè 441,3 KPa. Povere guarnizioni!
Quindi?
La soluzione ovvia, che più o meno tutti abbiamo applicato, è quella di cambiare le molle.
Si, ma che molle mettere?
Di base direi molle lineari. Già con le lineari è uno sbattimento trovare il giusto valore di precarico, e considerando che la forcella di serie, anche con i vari emulatori di idraulica i miracoli non li fa non mi complicherei la vita in tarature ( tarature...prove con olii di viscosità differente) per ottenere un giusto compromesso.
Ovviamente con una cartuccia idraulica vera e propria, il discorso cambia.
Di seguito una tabella calcolata, solo sull'effetto della molla, sempre su un solo stelo.
Per fare un raffronto con la forcella in esercizio e il pilota, il peso fa moltiplicato per 2 e diviso per il coseno dell'inclinazione. Quindi 30 Kg corrispondono a 65.2 Kg sulla forcella completa ( se pesati sulla bilancia ci sono da aggiungere la stima di 17 Kg di foderi, ruota e freni ).
Nella tabella, 5 Kg di differenza corrispondono a 10.8 Kg reali sulla forcella in esercizio.
Se questa differenza la attribuiamo al pilota, significa un aumento di peso del pilota di 34 Kg.
Guardando la colonna riferita alla molla da 0.9 Kg/mm significa che per un pilota di oltre 110 Kg la molla va ancora bene, basta aumentare il precarico di 5mm per stare nell'intorno del range di sag 25-35mm ( Static e Rider ).
Codice: Seleziona tutto
0,70 0,9 1 0,8 k (Kg/mm)
21 12 10 18 precarico
peso (Kg) compressione (mm)
30 21,86 21,33 20,00 19,50
35 29,00 26,89 25,00 25,75
40 36,14 32,44 30,00 32,00
45 43,29 38,00 35,00 38,25
50 50,43 43,56 40,00 44,50
55 57,57 49,11 45,00 50,75
60 64,71 54,67 50,00 57,00
65 71,86 60,22 55,00 63,25
70 79,00 65,78 60,00 69,50
75 86,14 71,33 65,00 75,75
80 93,29 76,89 70,00 82,00
85 100,43 82,44 75,00 88,25
90 107,57 88,00 80,00 94,50
95 114,71 93,56 85,00 100,75
100 121,86 99,11 90,00 107,00
105 129,00 104,67 95,00 113,25
110 136,14 110,22 100,00 119,50
Mupo nel suo kit per la 2016 con forcella 2019 ( di Skywalker67 ) fornisce molle k = 8.5 N/mm. Leggermente meno rispetto a quelle di Dilone (di bensì 0.03 kg/mm). Praticamente sono uguali!
Ovviamente senza una vera e propria idraulica non possiamo aspettarci miracoli.
I più attenti avranno letto nell'ultima colonna un k = 0.8.
Si tratta della forcella con una molla stock e una Dilone ( o di un kit ).
guarda caso, i valori di sag con 35 Kg e 45 Kg sono simili al k = 0.9 con una correzione del precarico!
La fine di tutto questo studio fatto su fogli di calcolo, e trascritto in forma di relazione pseudo tecnica è che, prima di rimontare la forcella sulla moto, faccio questo esperimento!
Sag misto molle
Senza provare sulla bilancia, altrimenti avrei aperto e chiuso altre mille volte gli steli, ho rimesso in opera la forcella.
Misurati col sistema tradizionale vengono:
Statig Sag 17 mm
Rider Sag 32 mm
Non è esattamente quello che mi aspettavo, ma ci sta.
come precarico ho mantenuto gli 11 mm sulla molla Dilone, mentre sulla molla Stock sono passati da 21 mm a 26mm a causa dell'emulatore di flusso di Ros ( spessore 5 mm).
Vedrò se diminuire il precarico nello stelo sinistro, dove ho la molla Stock ( questo è un promemoria per me. E' indifferente dove viene messa la molla più morbida! )
come olio, causa indisponibilità dei soliti Castrol Fork Oil che miscelo, ho usato il Motul Fork oil Expert "medium".
Codice: Seleziona tutto
LIGHT MEDIUM MEDIUM/HEAVY HEAVY
5W 10W 15W 20W
Viscosità a 40°C 18.9 mm²/s 35.9 mm²/ s 58.1 mm²/s 81.1 mm²/s
Viscosità a 100°C 4.0 mm²/s 6.1 mm²/s 8.4 mm²/s 10.1 mm²/s
Come livello di olio, ho fatto la stessa misura nei due steli, compressi e senza molla, di 135 mm dalla cima, equivalenti a 85 mm dalla cima con la molla inserita.
Ovviamente, vi tengo aggiornati!
(Scatenate l'inferno!)